人教版高中生物选修三基因工程的应用教学课件.ppt
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- 人教版 高中生物 选修 基因工程 应用 教学 课件
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1、1.3 1.3 基因工程的应用基因工程的应用 目标导航目标导航 1.1.结合教材实例,说出基因工结合教材实例,说出基因工程的应用及取得的丰硕成果。程的应用及取得的丰硕成果。2.2.了解基因工程的新进展。了解基因工程的新进展。3.3.了解基因工程在农业、医疗了解基因工程在农业、医疗等方面的应用。等方面的应用。哪些转基因作物已进入大规模哪些转基因作物已进入大规模商业化应用阶段商业化应用阶段?转基因大豆、玉米、棉花和转基因大豆、玉米、棉花和油菜油菜一、植物基因工程硕果累累一、植物基因工程硕果累累即即3 3个方面:个方面:1.1.提高农作物的提高农作物的抗逆抗逆能力、能力、2.2.改良农作改良农作物的
2、物的品质品质、3.3.利用植物生产利用植物生产药物药物等。(背会)等。(背会)(一)(一)抗虫转基因植物。抗虫转基因植物。1 1、方法:从某些生物中分离出方法:从某些生物中分离出具有具有 ,将其导,将其导入作物中,使其具有抗虫性。入作物中,使其具有抗虫性。杀虫活性的基因杀虫活性的基因人教版高中生物选修三 基因工程的应用人教版高中生物选修三 基因工程的应用转基因植物生产过程图解转基因植物生产过程图解(以抗以抗虫棉生产过程为例虫棉生产过程为例)人教版高中生物选修三 基因工程的应用人教版高中生物选修三 基因工程的应用 2 2、抗虫基因的种类、抗虫基因的种类:、等等BtBt毒蛋白基因毒蛋白基因蛋白酶抑
3、制剂基因蛋白酶抑制剂基因、淀粉酶抑制剂基因淀粉酶抑制剂基因植物凝集素基因植物凝集素基因3 3、抗虫棉的目的基因是什么、抗虫棉的目的基因是什么?目的基目的基因从何而来因从何而来?BtBt毒蛋白基因、苏云金芽孢杆菌毒蛋白基因、苏云金芽孢杆菌人教版高中生物选修三 基因工程的应用人教版高中生物选修三 基因工程的应用4 4、成果:抗虫棉、抗虫水稻成果:抗虫棉、抗虫水稻等。等。5 5、意义:减少意义:减少 的使用,的使用,降低生产成本,减少环境污染,降低生产成本,减少环境污染,降低了对人体健康的损害。降低了对人体健康的损害。(背会背会)农药农药人教版高中生物选修三 基因工程的应用人教版高中生物选修三 基因
4、工程的应用抗虫棉的培育总结抗虫棉的培育总结(1)(1)目的基因:目的基因:BtBt毒蛋白基因毒蛋白基因(2)(2)抗虫原理:抗虫原理:BtBt毒蛋白水解成相对分子质量毒蛋白水解成相对分子质量比较小的、有毒的多肽与肠上皮细胞特异性受比较小的、有毒的多肽与肠上皮细胞特异性受体结合,会导致细胞膜穿孔,细胞肿胀裂解,体结合,会导致细胞膜穿孔,细胞肿胀裂解,最后造成害虫死亡。最后造成害虫死亡。注:注:BtBt毒蛋白基因来自苏云金芽孢杆菌。毒蛋白基因来自苏云金芽孢杆菌。(3)(3)受体细胞:受体细胞:体细胞体细胞组织培养组织培养(受精卵受精卵正常发育正常发育)(4)(4)方法:花粉管通道法方法:花粉管通道
5、法(也可用农杆菌转化法也可用农杆菌转化法或基因枪法或基因枪法)人教版高中生物选修三 基因工程的应用人教版高中生物选修三 基因工程的应用1.1.什么是病原微生物?植物的病原什么是病原微生物?植物的病原微生物有哪些种类?微生物有哪些种类?引起生物生病的微生物,主要有病引起生物生病的微生物,主要有病毒、真菌和细菌等毒、真菌和细菌等人教版高中生物选修三 基因工程的应用人教版高中生物选修三 基因工程的应用2 2、方法:将方法:将 导入植物中,导入植物中,使其具有抗病特性。使其具有抗病特性。抗病基因抗病基因3 3、抗病基因种类。抗病基因种类。抗病毒基因:病毒抗病毒基因:病毒 基基因和病毒的复制酶基因。因和
6、病毒的复制酶基因。抗真菌基因:抗真菌基因:基因和基因和抗毒素合成基因。抗毒素合成基因。外壳蛋白外壳蛋白几丁质酶几丁质酶人教版高中生物选修三 基因工程的应用人教版高中生物选修三 基因工程的应用4 4、成果:抗烟草花叶病毒的、成果:抗烟草花叶病毒的转基因烟草和抗病毒的转基转基因烟草和抗病毒的转基因小麦、甜椒、番茄等。因小麦、甜椒、番茄等。人教版高中生物选修三 基因工程的应用人教版高中生物选修三 基因工程的应用(三)其他抗逆转基因植物。(三)其他抗逆转基因植物。1 1、方法:将方法:将 基因导入植物,获得抗基因导入植物,获得抗逆作物。逆作物。2 2、抗逆基因:调节细胞抗逆基因:调节细胞 的基因,的基
7、因,提高作物抗盐碱、抗干旱的能力;鱼的提高作物抗盐碱、抗干旱的能力;鱼的 基基因使作物耐寒;抗除草剂基因使作物抗除草因使作物耐寒;抗除草剂基因使作物抗除草剂。剂。3 3、成果:抗盐抗旱烟草、耐寒番茄、抗成果:抗盐抗旱烟草、耐寒番茄、抗除草剂玉米等。除草剂玉米等。抗逆抗逆渗透压渗透压抗冻蛋白抗冻蛋白人教版高中生物选修三 基因工程的应用人教版高中生物选修三 基因工程的应用4.4.抗除草剂基因有何用途?抗除草剂基因有何用途?喷洒除草剂时,杀死田间喷洒除草剂时,杀死田间的杂草而不损伤作物的杂草而不损伤作物人教版高中生物选修三 基因工程的应用人教版高中生物选修三 基因工程的应用(四)利用转基因改良植物的
8、品质(四)利用转基因改良植物的品质 1 1、我国科学家将富含赖氨酸、我国科学家将富含赖氨酸的的 导入玉米,获导入玉米,获得的转基因玉米中赖氨酸的含量比得的转基因玉米中赖氨酸的含量比对照组提高对照组提高30%30%。2 2、我国科学家将控制番茄、我国科学家将控制番茄 导导入番茄,获得了转基因延熟番茄。入番茄,获得了转基因延熟番茄。蛋白质编码基因蛋白质编码基因果实成熟果实成熟的基因的基因人教版高中生物选修三 基因工程的应用人教版高中生物选修三 基因工程的应用3、转基因矮牵牛的目的基、转基因矮牵牛的目的基因是什么?因是什么?与植物花青素代谢有关与植物花青素代谢有关的基因的基因人教版高中生物选修三 基
9、因工程的应用人教版高中生物选修三 基因工程的应用 及时检测及时检测 科学家将菜豆储存蛋白的科学家将菜豆储存蛋白的转移到向日转移到向日葵中,培育出了葵中,培育出了“向日葵豆向日葵豆”植物。这一植物。这一过程不涉及(过程不涉及()A.DNA A.DNA按照碱基互补配对原则自我复制按照碱基互补配对原则自我复制 B.DNA B.DNA以其一条链为模板合成以其一条链为模板合成RNARNA C.RNA C.RNA以自身为模板自我复制以自身为模板自我复制 D.D.按照按照RNARNA密码子的排列顺序合成蛋白质密码子的排列顺序合成蛋白质 C C人教版高中生物选修三 基因工程的应用人教版高中生物选修三 基因工程
10、的应用动物品种改良、建立生物反应器、器官移植等动物品种改良、建立生物反应器、器官移植等(1 1)基因:导入外源生长激素基因)基因:导入外源生长激素基因(2)(2)成果:转基因绵羊、转基因鲤鱼。成果:转基因绵羊、转基因鲤鱼。人教版高中生物选修三 基因工程的应用人教版高中生物选修三 基因工程的应用转基因动物生产过程图解转基因动物生产过程图解(以转基因牛以转基因牛生产过程为例生产过程为例):人教版高中生物选修三 基因工程的应用人教版高中生物选修三 基因工程的应用举例说明举例说明将将 导入奶牛基因组,导入奶牛基因组,转基因牛分泌的乳汁中乳糖的含量大转基因牛分泌的乳汁中乳糖的含量大大减低。大减低。肠乳糖
11、酶基因肠乳糖酶基因(1)(1)优良基因:肠乳糖酶基因。优良基因:肠乳糖酶基因。(2)(2)成果:转基因牛分泌的乳汁中乳糖成果:转基因牛分泌的乳汁中乳糖含量少含量少人教版高中生物选修三 基因工程的应用人教版高中生物选修三 基因工程的应用人教版高中生物选修三 基因工程的应用人教版高中生物选修三 基因工程的应用 将将 基因与基因与 等等调控组件重组在一起,通过调控组件重组在一起,通过 等方法,等方法,导入哺乳动物的导入哺乳动物的 中,将中,将 其其 送入母体,送入母体,使其发育成转基因动物。转基因动物进入泌使其发育成转基因动物。转基因动物进入泌乳期后,可以通过分泌乳汁生产所需要的药乳期后,可以通过分
12、泌乳汁生产所需要的药品,称为品,称为乳腺生物反应器乳腺生物反应器或乳房生物反应器。或乳房生物反应器。乳腺生物反应器乳腺生物反应器乳腺生物反应器的优点:产量高;乳腺生物反应器的优点:产量高;质量好;成本低;易提取。质量好;成本低;易提取。药物蛋白药物蛋白乳腺蛋白基因的启动子乳腺蛋白基因的启动子显微注射显微注射受精卵受精卵人教版高中生物选修三 基因工程的应用人教版高中生物选修三 基因工程的应用及时检测及时检测(1)(1)基因来源是基因来源是 乳乳腺蛋白基因的启动子。腺蛋白基因的启动子。(2)(2)成果是成果是 。药用蛋白基因药用蛋白基因乳腺生物反应器乳腺生物反应器人教版高中生物选修三 基因工程的应
13、用人教版高中生物选修三 基因工程的应用获取目的基因(例如血清白蛋白基因)获取目的基因(例如血清白蛋白基因)构建基因表达载体(在血清白蛋白基因前加构建基因表达载体(在血清白蛋白基因前加特异表达的启动子)特异表达的启动子)显微注射导入哺乳动物受精卵中显微注射导入哺乳动物受精卵中形成胚胎形成胚胎将胚胎送入母体动物将胚胎送入母体动物发育成转基因动物(只有在产下的雌性个体发育成转基因动物(只有在产下的雌性个体中,转入的基因才能表达)。中,转入的基因才能表达)。思考思考:用基因工程技术实现动物用基因工程技术实现动物乳腺生物反乳腺生物反应器应器的操作过程是怎样的?的操作过程是怎样的?人教版高中生物选修三 基
14、因工程的应用人教版高中生物选修三 基因工程的应用动物反应器总结动物反应器总结(1)(1)外源基因:药用蛋白基因外源基因:药用蛋白基因(2)(2)表达条件:药用蛋白基因乳腺蛋白基因的表达条件:药用蛋白基因乳腺蛋白基因的启动子等启动子等(3)(3)受体生物受体生物牛、羊等牛、羊等(4)(4)方法:显微注射法方法:显微注射法(5)(5)种类:乳腺生物反应器和膀胱反应器。前者种类:乳腺生物反应器和膀胱反应器。前者受动物性别受动物性别(只能是雌性只能是雌性)和年龄和年龄(哺乳期哺乳期)限制,限制,优点是不用提取直接服用;后者需提取后服用,优点是不用提取直接服用;后者需提取后服用,但不受动物性别和年龄的限
15、制。但不受动物性别和年龄的限制。人教版高中生物选修三 基因工程的应用人教版高中生物选修三 基因工程的应用利用基因工程对猪的器官进行改造利用基因工程对猪的器官进行改造方法:方法:将器官供体基因组导入将器官供体基因组导入 ,以抑制以抑制 的表达或设法除的表达或设法除去去 ,再结合克隆技术,再结合克隆技术,培育出没有免疫排斥反应的转基因克隆培育出没有免疫排斥反应的转基因克隆猪器官猪器官某种调节因子某种调节因子抗原决定基因抗原决定基因抗原决定基因抗原决定基因人教版高中生物选修三 基因工程的应用人教版高中生物选修三 基因工程的应用及时检测及时检测1 1、器官供体、器官供体抵制或除去抵制或除去 基因。基因
16、。2 2、成果、成果(预期预期):结合克隆技术培育没:结合克隆技术培育没有有 的猪器官。的猪器官。抗原决定抗原决定免疫排斥反应免疫排斥反应基因工程药品包括:基因工程药品包括:细胞因子细胞因子(即淋巴因子(即淋巴因子如白细胞介素如白细胞介素2 2、干扰素)、干扰素)、抗体、疫苗、抗体、疫苗、激素激素等等转基因微生物生产过程图解转基因微生物生产过程图解(以可生产以可生产干扰素酵母菌的培育过程为例干扰素酵母菌的培育过程为例):工程菌总结工程菌总结(1)(1)概念:用基因工程的方法,使外源基因概念:用基因工程的方法,使外源基因得到高效表达的菌类细胞株系。得到高效表达的菌类细胞株系。(2)(2)外源基因
17、:控制合成抗体、疫苗、激素外源基因:控制合成抗体、疫苗、激素等的基因。等的基因。(3)(3)受体细胞:微生物细胞。受体细胞:微生物细胞。(4)(4)特点:细菌内没有内质网、高尔基体等,特点:细菌内没有内质网、高尔基体等,产生的药物可能没有活性。产生的药物可能没有活性。(5)(5)药物提取:从微生物细胞中提取。药物提取:从微生物细胞中提取。及时检测:及时检测:1 1、生产、生产基因工程药品的方式:基因工程药品的方式:利用基因工程培育利用基因工程培育“”来来生产药品。生产药品。2 2成果:利用成果:利用“工程菌工程菌”可生可生产细胞因子产细胞因子、激激素等。素等。工程菌工程菌抗体、疫苗抗体、疫苗微
18、点拨微点拨基因工程根据不同的基因操作,可选用不基因工程根据不同的基因操作,可选用不同的受体细胞:同的受体细胞:(1)(1)培育转基因动物,受体细胞一般选用培育转基因动物,受体细胞一般选用受精卵。受精卵。(2)(2)培育转基因植物,受体细胞可选用受培育转基因植物,受体细胞可选用受精卵或体细胞,若选用体细胞,再通过植物精卵或体细胞,若选用体细胞,再通过植物组织培养,即可获得转基因植株。组织培养,即可获得转基因植株。(3)(3)若生产基因工程药品,受体若生产基因工程药品,受体细胞一般选用细菌,利用细菌繁细胞一般选用细菌,利用细菌繁殖速度快的特点,可在短期内获殖速度快的特点,可在短期内获得大量产品。得
19、大量产品。(4 4)动物基因工程主要是为了)动物基因工程主要是为了改善畜产品的品质,而不是为了改善畜产品的品质,而不是为了产生体型巨大的个体。产生体型巨大的个体。(5)Bt(5)Bt毒蛋白基因编码的毒蛋白基因编码的BtBt毒蛋白并无毒性,毒蛋白并无毒性,进入昆虫消化道被分解成多肽后产生毒性。进入昆虫消化道被分解成多肽后产生毒性。(6)(6)青霉素是诱变后的高产青霉菌产生的,青霉素是诱变后的高产青霉菌产生的,不是通过基因工程改造的工程菌产生的。不是通过基因工程改造的工程菌产生的。(7)(7)动物基因工程的应用主要体现在提高动动物基因工程的应用主要体现在提高动物生长速度、改善畜产品品质、用转基因动
20、物生长速度、改善畜产品品质、用转基因动物生产药物等方面。物生产药物等方面。(8 8)并非所有个体都可作为乳腺生物反)并非所有个体都可作为乳腺生物反应器。操作成功的应该是雌性个体,个体本应器。操作成功的应该是雌性个体,个体本身的繁殖速度较高,泌乳量、蛋白含量等都身的繁殖速度较高,泌乳量、蛋白含量等都是应该考虑的因素。是应该考虑的因素。(9 9)基因治疗后,缺陷基因没有改变。)基因治疗后,缺陷基因没有改变。基因治疗是把正常基因导入受体细胞中,以基因治疗是把正常基因导入受体细胞中,以表达正常产物从而治疗疾病,对原来细胞中表达正常产物从而治疗疾病,对原来细胞中存在缺陷的基因没有清除或改变。存在缺陷的基
21、因没有清除或改变。把把正常基因正常基因导入病人体内,使该基因的表导入病人体内,使该基因的表达产物发挥功能,从而达到达产物发挥功能,从而达到治疗疾病治疗疾病的目的,的目的,是治疗是治疗遗传病遗传病的最有效的手段。的最有效的手段。2、实例:、实例:将将腺苷酸脱氨酶基因腺苷酸脱氨酶基因转入取自患者转入取自患者的的淋巴细胞淋巴细胞中,再将这种淋巴细胞转中,再将这种淋巴细胞转入患者体内。入患者体内。(1)对严重复合型免疫缺陷症的治疗对严重复合型免疫缺陷症的治疗 1990 1990年年9 9月月1414日,安德森对一例患日,安德森对一例患ADAADA缺乏症的缺乏症的4 4岁女孩进行基因治疗。这个岁女孩进行
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